[發(fā)明專利]雙無人機(jī)協(xié)作椰子采摘機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810626021.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN108901360B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 六安科科達(dá)爾生物科技有限公司
• 主分類號(hào): A01D46/30
• 分類號(hào): A01D46/30;H04N7/18;G08C17/02
• 代理公司: 六安華晟智恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34193
• 代理人: 王媛媛

1.雙無人機(jī)協(xié)作椰子采摘機(jī)器人，其特征在于：包括無人機(jī)（1）、無線通訊裝置（2）、單片機(jī)（3）、攝像頭（4）、倒刺鏢（5）、倒刺鏢發(fā)射器（6）、激光切割機(jī)（7）、機(jī)械臂（8）；無線通訊裝置（2）、攝像頭（4）、倒刺鏢（5）、倒刺鏢發(fā)射器（6）、激光切割機(jī)（7）、機(jī)械臂（8）安裝在無人機(jī)（1）上；無線通訊裝置（2）、攝像頭（4）、倒刺鏢發(fā)射器（6）、激光切割機(jī)（7）、機(jī)械臂（8）均與單片機(jī)（3）連接；無人機(jī)（1）電腦控制端之間通過無線通訊裝置（2）進(jìn)行無線通訊；無人機(jī)將激光切割機(jī)（7）、倒刺鏢（5）和倒刺鏢發(fā)射器（6）帶到成熟椰子附近，攝像頭（4）鎖定一個(gè)成熟椰子，無線通訊裝置（2）將攝像頭（4）采集到的視頻傳輸?shù)诫娔X控制端，工作人員判斷是否摘取已鎖定的椰子，確認(rèn)后倒刺鏢發(fā)射器（6）向椰子發(fā)射倒刺鏢（5），倒刺鏢（5）插進(jìn)椰子殼內(nèi)，之后激光切割機(jī)（7）對(duì)椰子的果蒂進(jìn)行激光切割，與椰樹脫離的椰子被倒刺鏢（5）懸掛在無人機(jī)（1）的下方，完成一個(gè)椰子的摘取后又重新鎖定另一個(gè)成熟椰子，連續(xù)進(jìn)行摘取工作；對(duì)于復(fù)雜、特殊的摘取情況，將激光切割機(jī)（7）和倒刺鏢發(fā)射器（6）分別安裝在兩架無人機(jī)上，即一架無人機(jī)負(fù)責(zé)摘取椰子，一架無人機(jī)負(fù)責(zé)切割椰子的果蒂；兩架無人機(jī)上均安裝有無線通訊裝置（2）、單片機(jī)（3）、攝像頭（4），無線通訊裝置負(fù)責(zé)無人機(jī)和控制電腦以及兩架無人機(jī)之間的無線通訊；兩架無人機(jī)分別將激光切割機(jī)（7）、倒刺鏢（5）和倒刺鏢發(fā)射器（6）同時(shí)帶到成熟椰子附近，兩架無人機(jī)上的攝像頭（4）鎖定同一個(gè)成熟椰子，倒刺鏢發(fā)射器（6）向椰子表皮發(fā)射倒刺鏢（5），倒刺鏢（5）插進(jìn)椰子殼內(nèi)，之后激光切割機(jī)（7）對(duì)椰子的果蒂進(jìn)行激光切割，與椰樹脫離的椰子被倒刺鏢（5）懸掛在負(fù)責(zé)摘取的無人機(jī)下方，完成一個(gè)椰子的摘取后兩架無人機(jī)重新鎖定另一個(gè)成熟椰子，共同開展摘取工作；

激光切割機(jī)（7）用于切割椰子的果蒂；其工作原理是利用經(jīng)過聚焦的高功率密度激光束照射切割體，使被照射的物體迅速融化、汽化燒灼或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的切割；激光切割機(jī)（7）的激光發(fā)射器上設(shè)置有微型攝像頭，作用是為激光切割機(jī)（7）鎖定椰子果蒂時(shí)提供必要的影像數(shù)據(jù)，幫助激光發(fā)射器精準(zhǔn)的切割椰子果蒂；

機(jī)械臂（8）在“關(guān)節(jié)”處，能任意的折疊、彎曲，機(jī)械臂（8）的頂端能360度旋轉(zhuǎn)；機(jī)械臂（8）安裝在無人機(jī)（1）的上端，其頂端安裝激光切割機(jī)（7），當(dāng)攝像頭（4）鎖定椰子后，機(jī)械臂（8）活動(dòng)后將激光切割機(jī)（7）送到特定的位置，并使激光發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)椰子的果蒂，使激光切割機(jī)（7）實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、快速的切割；

倒刺鏢發(fā)射器（6）安裝在采摘端無人機(jī)（1）的下面，倒刺鏢發(fā)射器（6）由電機(jī)、彈簧和發(fā)射筒組成，彈簧設(shè)置在發(fā)射筒內(nèi)部，倒刺鏢（5）發(fā)射前安裝在發(fā)射筒前部，電機(jī)設(shè)置在發(fā)射筒后部，倒刺鏢（5）的一端用高強(qiáng)度的繩子連接后，繩子穿過發(fā)射筒后固定在電機(jī)上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后拉動(dòng)倒刺鏢壓縮彈簧，電機(jī)斷電后彈簧釋放將倒刺鏢（5）射出，在椰子脫離椰樹后電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)收縮繩子使椰子懸掛在無人機(jī)（1）的下面；倒刺鏢（5）為不銹鋼制成，外形近似魚鏢，無人機(jī)（1）裝有多個(gè)倒刺鏢發(fā)射器（6），每個(gè)倒刺鏢發(fā)射器內(nèi)裝有一個(gè)倒刺鏢（5），每摘取一個(gè)椰子使用一根倒刺鏢（5）；椰子殼厚度在3cm-5cm之間，通過調(diào)整倒刺鏢發(fā)射器（6）的發(fā)射力度與發(fā)射器距椰子的距離能控制倒刺鏢（5）插入椰子殼內(nèi)的深度，原則上是倒刺鏢（5）能夠掛住椰子的同時(shí)不穿透椰子殼；

所述的雙無人機(jī)協(xié)作椰子采摘機(jī)器人，其控制方法如以下步驟：

步驟1、工作人員將無人機(jī)控制飛行至待摘取的椰子的附近；

步驟2、無人機(jī)上的攝像頭同時(shí)鎖定一個(gè)椰子，并且無線通訊裝置將采集到的視頻信息傳輸?shù)诫娔X終端，工作人員根據(jù)視頻確定鎖定的椰子是否可以采摘；

步驟3、如果工作人員在電腦終端向無人機(jī)發(fā)送采摘指令后，單片機(jī)根據(jù)攝像頭鎖定的椰子的位置控制無人機(jī)再次移動(dòng)，使倒刺鏢發(fā)射器以保證倒刺鏢不射穿椰子殼的距離接近鎖定的椰子；

步驟4、無人機(jī)到達(dá)特定位置后，單片機(jī)控制倒刺鏢發(fā)射器向鎖定椰子發(fā)射一根倒刺鏢；倒刺鏢發(fā)射完畢后，無線通訊裝置向單片機(jī)發(fā)送倒刺鏢發(fā)射完畢的信息；

步驟5、單片機(jī)接收到無線通訊裝置反饋的信息后控制無人機(jī)移動(dòng)到適合激光切割機(jī)工作的位置，之后控制機(jī)械臂工作，使激光發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)待采摘椰子的果蒂，之后激光切割機(jī)對(duì)果蒂展開激光切割工作；

步驟6、果蒂被切斷后，與椰樹脫離后的椰子被倒刺鏢懸掛在無人機(jī)的下方；

步驟7、當(dāng)采摘端無人機(jī)下方懸掛的椰子達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，工作人員控制無人機(jī)返回地面，將椰子取下后繼續(xù)進(jìn)行采摘工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙無人機(jī)協(xié)作椰子采摘機(jī)器人，其特征在于：?jiǎn)纹瑱C(jī)型號(hào)為AT89C51。